[abxyz]

ROBOTY DOMOWEJ ROBOTY (1) - Jak zrobić przekładnię

Hobbyści budując swoje roboty często napotykają problem: skąd wziąć silnik z przekładnią redukującą obroty, na przykład do napędu kół robota mobilnego. W przypadku mniejszych konstrukcji zwykle wykorzystywane bywają "przerobione" serwomechanizmy modelarskie. Natomiast ja do tego celu wolę wykorzystywać części mechaniczne wymontowane ze zużytych sprzętów elektronicznych (magnetofon, magnetowid, napęd CDROM do PC itp). Niestety, sprzęty te są w taki sposób wytwarzane, że rzadko udaje się wymontować mechanizm przekładni w całości - po rozebraniu "grata" zostaje garść luźnych części: kółka, zębaki, ośki, wałki, paski napędowe. W tym artykule opisałem w jaki sposób można wykorzystać takie części do złożenia mechanizmu przekładni. Pokażę jak dorobić do silnika przekładnie redukującą obroty, właściwe to będzie prawie kompletny (bez elektroniki) niewielki robocik-zabawka, albo zdalnie sterowany pojazd

Co robimy.

Jako przykład wykonałem wózek niewielkiego robota mobilnego wraz z mechanizmem napędzającym koła - opiszę to szczegółowo. Wózek jest trójkołowy, z przodu ma dwa koła osadzone na wspólnym, napędzanym wałku oraz jedno małe kółko po środku, z tyłu. Oś, na której obraca się małe kółko, tworzy ruchome ramię dźwigni, jak widać na rysunku poniżej - dzięki temu pojazd może skręcać. Powinno to działać w następujący sposób: Gdy pojazd rusza wstecz, to oś z małym kółkiem skręca się samoczynnie, aż do dotknie ogranicznika (kąt około 30 stopni) - pojazd jedzie po łuku. Po zmianie kierunku obrotów silnika, oś tylnego kółka samoczynnie się prostuje, aż dotknie drugiego ogranicznika - pojazd porusza się po linii prostej do przodu. A więc, żeby skręcić, pojazd powinien cofać się jadąc po łuku, aż do chwili, kiedy ustawi się w oczekiwanym kierunku i następnie ruszyć do przodu. Takie rozwiązanie sterowania pojazdem może nie jest zbyt wygodne, ale za to bardzo proste do wykonania.



Zespół napędzający koła pojazdu składa się z silnika DC i dwustopniowej przekładni pasowej, przenoszącej moment obrotowy z silnika na wałek napędzanych kół. Na ilustracjach poniżej widać, z jakich części będzie zmontowany cały mechanizm.



Mechanizm napędu kół pojazdu: 1- wałek napędzanych kół pojazdu; 2,7 - łożyska ślizgowe w kształcie przewierconej kulki; 3,6 - pierścienie ustalające wałek kół pojazdu (zrobione z elastycznego plastyku); 4,10,12,14 - kółka pasowe przekładni, każde z kółek ma być ciasno wciśnięte na wałek i obracać się wraz z wałkiem; 5,11 - gumowe paski napędowe, 13 - łożysko ślizgowe w kształcie walca, 8 - wałek przenoszący moment obrotowy z pierwszego do drugiego stopnia przekładni, 9 - silnik napędzający koła.

Części nie mogą wisieć w powietrzu tak, jak to widać na ilustracjach - silnik i łożyska umocowane zostaną do ramy pojazdu wyciętej z arkusza pleksiglasu, dokładniej o tym napiszę w dalszej części.

Części i materiały.

Zanim się rozpocznie majsterkowanie, trzeba wcześniej skompletować potrzebne części i materiały. Do budowy robocika użyłem części mechaniczne wymontowane ze zużytych sprzętów elektronicznych: walkmana, napędu CDROM od PC i magnetofonu kasetowego. Wykorzystałem także: niewielki arkusz pleksiglasu, drut z "potarganej" parasolki, kawałek dętki rowerowej, śrubki i wkręty do tworzywa - czyli to, co akurat było pod ręką.



Wykorzystane części i materiały:
1. Silnik DC. Silnik z małym kółkiem pasowym na wałku wirnika został wykręcony ze walkmana. Tej wielkości silniczki znaleźć można także w napędach CD-ROM od PC.


2. Wałek z łożyskiem i kółkami pasowymi. Wałek (średnica fi 2mm) i współpracujące z wałkiem łożysko ślizgowe oraz większe kółko pasowe pochodzą z walkmana, mniejsze kółko pasowe zdjąłem z wirnika silnika wykręconego z magnetofonu kasetowego. Oba kółka pasowe mają być ciasno wciśnięte na wałek i powinny się obracać wraz z wałkiem. W sprzętach elektronicznych (magnetofon kasetowy, walkman itp.) często można znaleźć podobne wałki, najczęściej o średnicy fi 2mm, wraz ze współpracującym z wałkiem łożyskiem ślizgowym, a na wałkach osadzone bywają różnej wielkości kółka pasowe lub zębate - szczególnie takie części mogą się przydać przy składaniu przekładni.



3. Wałek napędzanych kół pojazdu, łożyska ślizgowe i kółko pasowe. Długi wałek wykonany został z drutu (średnica fi 2mm) odciętego z popsutego parasola, plastykowe kółko pasowe pochodzi z napędu CDROM, łożyska ślizgowe o kształcie przewierconej kulki (średnica wewnętrznego otworu fi 2mm) wymontowane zostały z zepsutego silnika wykręconego z magnetofonu kasetowego. Kółko pasowe powinno być ciasno wciśnięte na wałek i obracać się wraz z wałkiem.



4. Paski napędowe. Dwa gumowe paski napędowe, zostały wymontowane z walkmana i z magnetofony kasetowego. Podobne paski można też bez problemów dokupić.


5. Kółko przednie pojazdu. Oś wygięta w kształt litery L zrobiona została z kawałka drutu (fi 2mm) odciętego ze zniszczonej parasolki, ogumione kółko, podkładki i zapinki pochodzą z walkmana, łożysko ślizgowe wymontowane z magnetofonu.



6. Arkusz pleksi o grubości 4mm. Pleksi o różnej grubości, a także klej do łączenia pleksi, bez problemu można kupić w Internecie.



Montaż.

Montaż rozpocząłem od wycięcia z arkusza pleksi dwóch płytek o kształtach i wymiarach mniej więcej takich, jak widać na rysunku poniżej.



Z tego samego arkusza pleksi wyciąłem także dwa kółka napędzane, a także kilka mniejszych elementów. Koła otrzymają ogumienie w postaci cienkiego pierścienia, wyciętego z dętki rowerowej i przyklejonego do koła klejem BUTAPREN.



Obie wycięte płytki, złączone w całość, jak to widać na ilustracji poniżej, utworzą ramę pojazdu, do której umocowane zostaną koła i pozostałe części. Płytki zostaną połączone bez kleju, wypust u dołu mniejszej płytki wciśnięty zostanie w prostokątny, podłużny otwór wycięty w większej płytce.



W mniejszej płytce, tej ustawionej pionowo, wykonałem dwa otwory, jak na rysunku poniżej. Mniejszy otwór przeznaczony został na tulejkę łożyska, większy otwór jest miejscem na silnik.



Łożysko wtłoczyłem w przeznaczony dla niego otwór za pomocą imadła, ale z użyciem niewielkiej siły. Średnicę wiertła dobrałem doświadczalnie, wiercąc otwory i próbując umocować łożysko na innym, niepotrzebnym, kawałku pleksi - za pierwszym razem na pewno by się nie udałoby solidnie umocować łożyska. Okrągły otwór pod silnik wyciąłem piłką włosową i wygładziłem drobnym papierem ściernym. Silnik został wciśnięty delikatnie w otwór, też z użycie niedużej siły.



Dalej wałek umieszczono w łożysku, na wałek wciśnięto dwa kółka pasowe, następnie założyłem pasek napędowy.




W następnym kroku, do ramy podwozia zamontowałem wałek kół pojazdu wraz z łożyskami - w taki sposób, jak widać to na ilustracji poniżej. W poziomej płytce ramy wypiłowałem okrągłym pilnikiem rowki, w których ułożone będą łożyska. Od drugiej strony łożyska zostaną dociśnięte prostokątnymi kawałkami pleksi. Dociskające płytki pleksi także mają wypiłowanie rowki pasujące do łożysk, przymocowałem je do ramy pojazdu wkrętami.



Do utrzymywania wałka kół, użyte zostały dwa łożyska ślizgowe o kształcie przewierconej kulki, ponieważ łożyska w kształcie kulki bez problemu układają się w przeznaczonych dla nich rowkach. W przypadku użycia łożysk w kształcie walca, na pewno pojawiły by się trudności przy montażu, gdyż trudno byłoby łożyska w kształcie walca umocować do ramy tak, aby osie obu łożysk znajdowały się dokładnie na jednej prostej, pokazuje to rysunek poniżej.



Poniżej, na ilustracjach, widać z jakich części składa się tylne kółko pojazdu i w jaki sposób zostało zamocowane do ramy pojazdu. Oś kółka jest zrobiona z kawałka drutu wygiętego w kształt litery L, na końcu krótszego odcinku wygiętej osi osadzone jest kółko. Żeby się kółko nie przesuwało wzdłuż osi, przyblokowane jest z dwóch stron podkładkami i zapinkami. Wcześniej wypiłowałem na osi rowki pod zapinki. Dłuższy odcinek osi obraca się w łożysku ślizgowym, umocowanym do ramy. Podobnie jak poprzednio, łożysko zostało wtłoczone w otwór w płytce pleksi. Na końcu dłuższego odcinka osi zostało umocowane ramie wycięte z pleksi, ramie to, wraz z dwoma kołkami z drutu umocowanymi w płytce podwozia, ograniczają obrót osi w zakresie 30 stopni.





Kolejne ilustracje pokazują, jak powinien wyglądać złożony pojazd, obie części ramy zostały połączone w całość i na koniec założony został drugi pasek napędowy.




Ilustracja poniżej pokazuje, w jaki sposób można by zmontować mechanizm przekładni z osobnym silnikiem do napędu każdego z kół.



A oto kilka zdjęć, na których widać już prawie gotowego robocika. Niestety, zdjęcia nie są najlepszej jakości. Ech! Te tanie gadżety.









A na zdjęciu poniżej, widać pojazd z umocowanym już koszykiem na akumulatorki i przykręconą płytkę laminatu na elektronikę.



Jak widać, można w domowych warunkach zmontować całkiem niezłej jakości mechanizm przekładni, lepszy od tych, które spotyka się w tanich zabawkach.

Zakończenie
I na koniec dodam, że samodzielne wykonanie przekładni ma tę zaletę nad wykorzystaniem "przerobionego" serwomechanizmu modelarskiego, że można uzyskać dowolne przełożenie - dobierając kółka pasowe o odpowiedniej średnicy, albo dokładając następny stopień przekładni. Natomiast typowe serwo modelarskie jest "silne", daje duży moment, ale za to obraca się wolno - czasem zbyt wolno. Kolejna rzecz, chociaż przekładnia "na paskach" zajmuje znacznie więcej miejsca niż przekładnia z kółkami zębatymi, to w zamian można swobodnie ulokować części na wózku, silnik tu, koła tam - tak jak najlepiej pasuje. W przypadku użycia serwomechanizmu pozostaje jedynie możliwość przykręcenie koła od orczyka. A jeśli dojdzie do zablokowania kół pojazdu, prędzej pasek zacznie się ślizgać po kółkach pasowych, niż zatrzyma się wirnik silnika - a wiadomo, silnik z zatrzymanym wirnikiem przewodzi znacznie większy prąd, co może skutkować spaleniem tranzystorów w mostku. Dodatkowo, może mniej ważna rzecz, przekładnie pasowe działają cicho - nie słychać charakterystycznego zgrzytania zębami "www zzz www" .

--------------------------------------------------------------

[Decado]

abxyz, możesz mi powiedziec w jakim programie projektowałeś te części?
Wogóle to super ci to wyszło, jestem pełen podziwu dla ciebie, a teraz sam się pochwalę, staram sie wykonac przekładnie pasową samemu włącznie z kołami

Pozdrawiam

[abxyz]

Do projektowania części wykorzystuje program QCAD ( http://www.ribbonsoft.com/qcad.html ), jest to mały, darmowy programik do robienia prostych rysunków technicznych 2D.
Natomiast większość ilustracji zrobione jest w Blenderze ( http://www.blender.org ), Ale nie jest to program do projektowania, tylko do modelowania 3D i raytracingu, dla grafików - artystów . Początkowo miałem wstawić do tego tekstu zdjęcia, ale fotki wyszły ciemne i rozmyte (kiepski aparat), więc zrobiłem ilustracje w Blenderze.

[Kshaq]

Mam pytanie, jak (czym) ciąć pleksi, żeby uzyskać taki ładny efekt jak Ty?

[Maxo]

Najpewniej przy pomocy piły włosowej http://arch.navalis.pl/pr...roducts_id/2987
ręcznej lub mechanicznej.
Choć zwykłym małym brzeszczotem i/lub miniszlifierką + papierem ściernym też udało by się uzyskać taki efekt...

A artykuł lux.. zwłaszcza za wizualizacje w blenderze należy się piwo..

ja właśnie próbuje zrobić taką przekładnię z monet... (np 2gr+1gr+2gr) ane nawet do głowy mi nie przyszło na diodzie umieszczać...

[abxyz]

[Kshaq]

Dla mnie bomba. Ostatnio rozmontowałem starą wieżę, więc na pewno w wolnej chwili przymierzę sie do czegoś podobnego

[daniel93]

Artykuł oczywiście świetny, bo w wykonaniu świetnego experta

W Internecie użytkownik pixel7 napisał sposób na klejenie plexy:

Cytat:

Natomiast w przypadku klejenia plexi silikon całkowicie odpada - dosłownie. Najlepiej jest zrobić "klej" samodzielnie, czyli rozpuszczalnik do farb ftalowych/olejnych - np toluen i w nim rozpuszczamy kawałki plexi, aż otrzymamy gęsty syrop. Spoina po takim kleju jest jednorodna razem z płytą którą kleimy. Dzięki temu naprawdę można uzyskać rewelacyjne efekt - praktycznie nie widać miejsca klejenia.

Szkoda, że nie można kupić takich kół pasowych, bo dalej ktoś kto nie ma stosu gratów będzie stosować przerobione serwa.

[Kshaq]

[daniel93]

Problem jest w zdobyciu dwóch takich samych kół jeśli chodzi o uszkodzony sprzęt. Nie wiesz czy są sklepy, które sprzedają takie koła wysyłkowo?

[daniel93]

baxyz: Mógłbyś opisać jakie kólki użyłeś na łożyska i jak je przewierciłeś idealnie na środku?

[Maxo]

Zawsze można zamówić u tokarza... i bedą na pewno identyczne choć drogie...
A do robienia klei polecam rozpuszczalnik nitro. Odlewamy troche i dodajemy plexi (kawałeczki małe) po trochu.. i jak się przestanie rozpuszczać to klei gotowy.

A do innych zastosowań tak samo tylko rozpuszczamy styropian...
Tylko ostrzegam - nie wdychać ;p

[abxyz]

[Kshaq]

[Maxo]

[abxyz]

Maxo, duże|małe miasto to rzecz względna. W każdej "dziurze" bywają takie miejsca, gdzie się handluje "byle czym", można tam kupić to, co wcześniej trafiło do śmietnika .
W poszukiwaniu części warto się rozejrzeć wokół siebie, w domu, u rodziny, jak jest jakiś grat do wyrzucenia, to zabieramy, wykręcamy części które mogą się przydać, reszta ląduje w kuble - po jakimś czasie na pewno uzbiera się odpowiedni zestaw części.

[daniel93]

Wadą polskiej robotyki jest właśnie to, że nie da się zrobić dwóch identycznych robotów. Dlatego mam nadzieje że kiedyś powstanie sklep, dzięki któremu będzie można kupić uniwersalne np. koła pasowe.

[abxyz]

Daniel93, kółka pasowe, mniejsze i większe, można wykonać samemu, z pleksi. Wycinasz z arkusz pleksi koło, przewiercasz w środku, a na obwodzie robisz pilnikiem rowek dla paska.
Na koniec można wyrównać rowek dla pasek z użyciem małej wiertarki i drobnego papieru ściernego . W tym celu można kółko nałożyć na długą śrubę, przyblokować na gwincie między dwoma nakrętkami. Następnie wkręcić drugi koniec śruby w uchwyt wiertarki, i szlifować.

[dopisane ]
własnoręcznie wykonane kółko pasowe z pleksi ( 30 minut piłowania )

[daniel93]

Czym wycinałeś takie nieregularne kształty kół?

[Kshaq]

Witam,
mam pytanie odośnie obróbki pleksi. Jak to się zachowuje podczas wiercenia, cięcia lub szlifowania? Trzeba uważać na jakieś odpryski, pęknięcia, rozwarstwianie czy można spokojnie męczyć materiał?

[treker]

Z mojej strony mogę powiedzieć tylko, że trzeba uważać na pęknięcia i topienie się materiału, więc np, cięcie dremelem odpada.

Pozdrawiam

[JFKCorp]

Witam!!
Mam pytanie: czy ktoś może wie gdzie można kupić kółka zębate? Cały czas szukam jakiegoś źródła, ale nic nie mogę znaleźć. Chcę za ich pomocą złożyć własne serwa

Pozdrawiam